本發(fā)明涉及對(duì)鋯管行無損檢測(cè)時(shí)對(duì)傷波的檢測(cè)和識(shí)別，具體涉及一種利用電磁超聲產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)波來檢測(cè)鋯管的生產(chǎn)與使用狀態(tài)的系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

鋯是一種稀有金屬，具有極強(qiáng)的抗腐蝕性能、極高的熔點(diǎn)、超高的強(qiáng)度和硬度，被廣泛的應(yīng)用于航天航空、軍工、核反應(yīng)、原子能領(lǐng)域。從軍工上來看，鋯可作為優(yōu)質(zhì)鋼的脫氧去硫的添加劑，同時(shí)作為特殊合金鋼的重要組合，會(huì)極大程度的提高其強(qiáng)度和硬度，是制造裝甲車、坦克、大炮等的重要原材料。從核能和原子能上來看，鋯的熱中子俘獲截面小具有突出的核性能，是發(fā)展原子能工業(yè)不可缺少的原材料。

因此，作為作為軍工和核工業(yè)的重要原料，針對(duì)鋯管的無損檢測(cè)至關(guān)重要。而市場(chǎng)上常用的導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備通常運(yùn)用垂直于傳導(dǎo)方向振動(dòng)的導(dǎo)波信號(hào)，這種模態(tài)的導(dǎo)波信號(hào)在對(duì)鋯管進(jìn)行檢測(cè)時(shí)由于鋯管材質(zhì)問題聲波信號(hào)在傳輸過程中損耗較大，不能長(zhǎng)距離檢測(cè)，另一方面相對(duì)于核工業(yè)鋯管應(yīng)用環(huán)境中水的因素，會(huì)對(duì)常規(guī)超聲導(dǎo)波或者是普通電磁超聲導(dǎo)波造成極大的干擾和不便，無法實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)。而扭轉(zhuǎn)波對(duì)于鋯管的檢測(cè)則可以很大程度上排除上述不便和影響。所以，對(duì)鋯管的無損檢測(cè)，是目前亟待解決的一個(gè)問題。

扭轉(zhuǎn)波作為一種斜向環(huán)繞震動(dòng)的導(dǎo)波模態(tài)，相對(duì)于振動(dòng)方向和傳播方向垂直的導(dǎo)波，在鋯管處于有液態(tài)介質(zhì)環(huán)境中時(shí)，由于扭轉(zhuǎn)波振動(dòng)方向?qū)е率艿酵獠恳后w的影響較小，傳輸信號(hào)強(qiáng)，傳輸距離更遠(yuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了填補(bǔ)工業(yè)上對(duì)鋯管無損檢測(cè)的空缺，同時(shí)克服普通無損檢測(cè)方式對(duì)于鋯管檢測(cè)的不利因素造成的干擾和影響，本發(fā)明提供一種有效可行的電磁超聲扭轉(zhuǎn)波探傷系統(tǒng)及檢測(cè)方法，能夠有效提高鋯管在生產(chǎn)應(yīng)用中的質(zhì)量保證和安全保證，在提高檢測(cè)效率時(shí)提供可靠穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

電磁超聲扭轉(zhuǎn)波探傷系統(tǒng)，包括扭轉(zhuǎn)波探頭、前置放大器、電磁超聲探傷儀；其特征在于：扭轉(zhuǎn)波探頭與前置放大器相連，前置放大器與電磁超聲探傷儀相連；扭轉(zhuǎn)波探頭激發(fā)超聲波并接收超聲波回波信號(hào)，經(jīng)過前置放大器放大后將信號(hào)傳輸給電磁超聲探傷儀，電磁超聲探傷儀通過顯示屏將信號(hào)波形精確顯示，電磁超聲探傷儀控制激發(fā)扭轉(zhuǎn)波的模態(tài)并將接收信號(hào)予以處理和記錄。

所述扭轉(zhuǎn)波探頭包括金屬套筒、鐵鈷釩合金帶、環(huán)形線圈、線圈套筒、信號(hào)連接器，鐵鈷釩合金帶環(huán)繞在金屬套筒上，環(huán)形線圈塑封在塑料套筒內(nèi)，塑料套筒套在環(huán)繞有鐵鈷釩合金帶的金屬套筒外面，環(huán)形線圈兩端頭均與信號(hào)連接器相連，信號(hào)連接器與前置放大器相連。環(huán)形線圈作為脈沖發(fā)射和信號(hào)接收器塑封在塑料套筒中，塑料套筒起保護(hù)和固定環(huán)形線圈的作用。在檢測(cè)過程中所述的環(huán)形線圈穿過固定于金屬套筒的鐵鈷釩合金帶。

所述金屬套筒的直徑大于鋯管的直徑。

利用所述的電磁超聲扭轉(zhuǎn)波探傷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行：將已環(huán)繞鐵鈷釩合金帶的金屬套筒套在待檢鋯管的管端，之后將塑封有環(huán)形線圈的塑料套筒套在金屬套筒上，前后移動(dòng)環(huán)形線圈/轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形線圈，并調(diào)整電磁超聲探傷儀發(fā)射脈沖頻率，當(dāng)波形達(dá)到較好的模態(tài)并能清晰看到鋯管另一端的端頭波或者傷波與端頭波同時(shí)出現(xiàn)，調(diào)整電磁超聲探傷儀的發(fā)射電壓使電磁超聲探傷儀靈敏度達(dá)到最大；通過回波波形來判斷有無傷波或者傷波位置，達(dá)到識(shí)別鋯管是否有傷目的。

所述鋯管有傷的位置算法為：通過長(zhǎng)度已知的樣管進(jìn)行聲速校準(zhǔn)，假設(shè)樣管長(zhǎng)度為l,電磁超聲探傷儀顯示始波與端頭波時(shí)域差值為t,得到扭轉(zhuǎn)波聲速v：v＝2l/t

同理，已知扭轉(zhuǎn)波在鋯管聲速，得到傷波位置。

根據(jù)磁致伸縮原理，本發(fā)明采用周向環(huán)形電場(chǎng)在斜向環(huán)繞鋯管的磁場(chǎng)中產(chǎn)生振動(dòng)，激發(fā)扭轉(zhuǎn)波。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)之處在于：本發(fā)明采用電磁超聲激發(fā)超聲波，鐵鈷釩合金帶在鋯管中作為外加磁場(chǎng)，扭轉(zhuǎn)波探頭作為高壓脈沖的發(fā)射及回波信號(hào)的接收，前置放大器負(fù)責(zé)回波信號(hào)的前期放大，超聲波探傷儀的信號(hào)處理負(fù)責(zé)回波信號(hào)的放大濾波，超聲波探傷儀的屏幕顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)。超聲波探傷儀避免了常規(guī)超聲對(duì)于耦合劑的依賴，同時(shí)，扭轉(zhuǎn)波對(duì)于鋯管中的孔縫傷波有明顯檢測(cè)能力，檢測(cè)效率高，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠。

本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋯管的實(shí)時(shí)高效檢測(cè)，大大增加了工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例中的連接方式示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)例中的勵(lì)磁裝置示意圖示。

圖3為本發(fā)明探測(cè)無傷波鋯管管體部分超聲波原始回波波形圖。

圖4為本發(fā)明探測(cè)有傷波鋯管管體部分超聲波原始回波波形圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的電磁超聲扭轉(zhuǎn)波探傷儀系統(tǒng)包括扭轉(zhuǎn)波探頭、前置放大器12、電磁超聲探傷儀13；其特征在于：扭轉(zhuǎn)波探頭與前置放大器12相連，前置放大器12與電磁超聲探傷儀13相連；扭轉(zhuǎn)波探頭激發(fā)超聲波并接收超聲波回波信號(hào)，經(jīng)過前置放大器12放大后將信號(hào)傳輸給電磁超聲探傷儀13，電磁超聲探傷儀13通過顯示屏將信號(hào)波形精確顯示，電磁超聲探傷儀13控制激發(fā)扭轉(zhuǎn)波的模態(tài)并將接收信號(hào)予以處理和記錄。前置放大器12、電磁超聲探傷儀13均為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。

所述扭轉(zhuǎn)波探頭包括金屬套筒6、鐵鈷釩合金帶5、環(huán)形線圈9、線圈套筒8、信號(hào)連接器11，鐵鈷釩合金帶5環(huán)繞在金屬套筒6上組成勵(lì)磁裝置7，環(huán)形線圈9塑封在塑料套筒8內(nèi)組成探頭裝置10，塑料套筒8套在勵(lì)磁裝置7外面，環(huán)形線圈9兩端頭均與信號(hào)連接器11相連，信號(hào)連接器11與前置放大器12相連。環(huán)形線圈9作為脈沖發(fā)射和信號(hào)接收器塑封在塑料套筒8中，塑料套筒8起保護(hù)和固定環(huán)形線圈9的作用。在檢測(cè)過程中所述的環(huán)形線圈9穿過固定于金屬套筒6的鐵鈷釩合金帶5。所述金屬套筒6的直徑大于鋯管的直徑。

利用所述的電磁超聲扭轉(zhuǎn)波探傷系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行：將已環(huán)繞鐵鈷釩合金帶的金屬套筒套在待檢鋯管的管端，之后將塑封有環(huán)形線圈的塑料套筒套在金屬套筒上，前后移動(dòng)環(huán)形線圈/轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)形線圈，并調(diào)整電磁超聲探傷儀發(fā)射脈沖頻率，當(dāng)波形達(dá)到較好的模態(tài)并能清晰看到鋯管另一端的端頭波或者傷波與端頭波同時(shí)出現(xiàn)，調(diào)整電磁超聲探傷儀的發(fā)射電壓使電磁超聲探傷儀靈敏度達(dá)到最大；通過回波波形來判斷有無傷波或者傷波位置，達(dá)到識(shí)別鋯管是否有傷目的。

所述鋯管有傷的位置算法為：通過長(zhǎng)度已知的樣管進(jìn)行聲速校準(zhǔn)，假設(shè)樣管長(zhǎng)度為l,電磁超聲探傷儀顯示始波與端頭波時(shí)域差值為t,得到扭轉(zhuǎn)波聲速v：v＝2l/t

同理，已知扭轉(zhuǎn)波在鋯管聲速，得到傷波位置。

圖3可以看到無傷波鋯管管體部分超聲波原始回波波形，y軸為波形幅度，x軸為回波聲程，通過波形可判斷出始波和端頭波，而始波和端頭波之間部分則是管體波形，由圖3波形狀態(tài)可以判斷鋯管管體無傷。

圖4可以看到刻傷的鋯管管體部分超聲波原始回波波形，y軸為波形幅度，x軸為回波聲程，通過波形可判斷出始波和端頭波，而始波和端頭波之間部分則是管體波形，通過聲程和波幅可以判斷鋯管有傷并且計(jì)算出傷波位置。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電磁超聲扭轉(zhuǎn)波探傷系統(tǒng)及檢測(cè)方法，探傷系統(tǒng)包括扭轉(zhuǎn)波探頭、前置放大器、電磁超聲探傷儀；其特征在于：扭轉(zhuǎn)波探頭與前置放大器相連，前置放大器與電磁超聲探傷儀相連；扭轉(zhuǎn)波探頭激發(fā)超聲波并接收超聲波回波信號(hào)，經(jīng)過前置放大器放大后將信號(hào)傳輸給電磁超聲探傷儀，電磁超聲探傷儀通過顯示屏將信號(hào)波形精確顯示，電磁超聲探傷儀控制激發(fā)扭轉(zhuǎn)波的模態(tài)并將接收信號(hào)予以處理和記錄。電磁超聲探傷儀通過扭轉(zhuǎn)波探頭激發(fā)扭轉(zhuǎn)波并接收來管體的回波信號(hào)，將回波信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理后通過顯示屏將信號(hào)波形精確的顯示出來。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋯管的實(shí)時(shí)高效檢測(cè)，大大增加了工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：王子成;汪海峰;韓志雄;寧壯;朱義
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢中科創(chuàng)新技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.21
技術(shù)公布日：2017.07.11